Duale Zentrifugation

Nanopartikel entwickeln und herstellen

Ein Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln ist die duale Zentrifugation. Für seine Studie zur Nanopartikelherstellung hat ein Forscherteam die Zentrimix-Technik von Hettich eingesetzt.

Nanopartikel werden immer häufiger für den Transport von Wirkstoffen im menschlichen Körper eingesetzt. Die Eigenschaften der Nanopartikel (Größe, Material) müssen dazu gezielt ihrem Zweck angepasst werden. Dies kann z. B. die langsame Freisetzung des Wirkstoffes im Körper sein, eine rasche Aufnahme in Zellen oder der gezielte Transport von Wirkstoffen in Tumoren. Ein aktuelles Beispiel sind die RNA-Impfstoffe gegen Covid-19, z. B. von „BioNTech“, bei denen Lipidnanopartikel die Aufnahme der RNA-Vaccine in Zellen ermöglichen.

© Andreas Hettich

Lipidnanopartikel können mit Hilfe der Zentrifuge „ZentriMix“ von Hettich hergestellt werden. Das erst vor kurzem für die Life Sciences entwickelte Verfahren der dualen Zentrifugation macht die Gewinnung von sehr kleinen, gleichförmigen Partikeln recht einfach und schnell möglich und etabliert sich in der Nanopartikel- und Nanokristall-Herstellung.

Eine vielversprechende Gruppe von Nanopartikeln sind sog. „solid lipid nanoparticles“, kurz SLN, die aus festen Bestandteilen wie hoch schmelzenden Wachsen und Lipiden aufgebaut sind. SLN können wasserunlösliche Wirkstoffe an und in sich binden und diese im Körper transportieren. Da sie aus festem Material bestehen, haben SLN eine besonders lange Lebenszeit im Körper, was die Voraussetzung für eine langanhaltende Freisetzung der Wirkstoffe ist.

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Der Aufbau von SLN aus festen Bestandteilen macht allerdings ihre Herstellung aufwändig und langwierig. Üblicherweise werden SLN in großen Hochdruckhomogenisatoren und bei hoher Temperatur hergestellt. Eine Technik, die nicht überall zur Verfügung steht.

Dr. Denise Steiner (AG Prof. Bunjes) von der Universität Braunschweig ist es gelungen, SLN auch in kleinen Mengen und sehr schnell mit Hilfe des Geräts ZentriMix 380 R zu erzeugen und bis zu 40 unterschiedliche Formulierungen gleichzeitig herzustellen, was die Entwicklung von SLN mit speziellen Eigenschaften beschleunigt.

Damit dies gelingen konnte, wurde durch die Fa. Hettich eine ZentriMix 380 R mit einer Heizmöglichkeit modifiziert. Der neue Prototyp leistet ganze Arbeit. Probentemperaturen von 90° C werden realisiert. Der Prozess dauert weniger als 15 Minuten und die resultierenden SLN sind sehr klein (bis ca. 100 nm). Die Arbeit von Dr. Steiner und ihrem Team belegt die besondere Eignung der dualen Zentrifugation (hier unter Einsatz der ZentriMix-Technik) für die Herstellung von SLNs mit dem Potenzial die Entwicklung neuer Nanopartikel signifikant voran zu bringen.

Referenz:
Die Arbeit “Influence of process and formulation parameters on the preparation of solid lipid nanoparticles by dual centrifugation” ist online einsehbar unter: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590156721000141

Quelle: Andreas Hettich

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